高考物理模拟题精选训练(牛顿运动定律的综合应用)专题02连接体问题(含解析)

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1、专题02连接体问题1.(2016-石家庄模拟)如图所示，质量均为m=3kg的物块AB紧挨着放置在粗糙的水平地面上，物块A的左侧连接一劲度系数为k=IOON/m的轻质弹簧，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。开始吋两物块压紧弹簧并恰好处于静止状态，现使物块B在水平外力F作用下向右做a=222m/s的匀加速直线运动直至与A分离，已知两物块与地面的动摩擦因数均为//=0.5,g=IOm/s。求:(1)物块A、B分离时，所加外力F的大小；(2)物块A、B由静止开始运动到分离所用的吋间。【名师解析】(1)物块厶B分离时，对F-吨十・・•解得：戶21N。

2、(2)4E静止时，对从B:臥=2pmg4、呂分离日寸，对小foc1-pmg=ma此过程中解得：3s<>1.如题3-7图所示，在倾角为e的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B.它们的质量分别为m、na,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板。系统处于静止状态。现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，求物块B刚要离开C时物块A的加速度a和从开始到此时物块A的位移do重力加速度为g。3・7图【名师解析】•令&表示未加F时弹普的压缩重，由胡克定律和牛顿定律可知场/sin°=k&①令刈表示B刚要离幵C时弹蕃的伸长量，a表示此时A的加

3、速度，由胡克走律和牛顿定律可知由®®式可得由题意d=x^xi⑤由①②⑤式可得Q3•如题3-8图所示，一辆汽车A拉着装有集装箱的拖车B,以速度Vi=30m/s进入倾斜的直车道。车道每100m下降2m。为使汽车速度在s=200m的距离内减到V2=10m/s,驾驶员必须刹车。假定刹车时地面的摩擦阻力是恒力，且该力的70%作用于拖车B,30%作用于汽车A.o已知A的质量m二2000kg,B的质量m=6000kg。求汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力。取2重力加速度g=10m/s日石【名师解析】•此题取材于实际问题，我们可把汽车和拖车抽

4、象简化为两个质点，汽车与拖车的连接处沿运动方向的具有相互作用力，我们可以设想为这两个质点之间有一根细杆相连。由于汽车与拖车具有相同的加速度，我们可把二者看作一个整体，分析受力如题2-10图1所示。将各力沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向正交分解后应用牛顿运动定律列出方程。由于题目要求汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力相当于求A、B之间细杆中的作用力，我们可以隔离汽车(或拖车)分析受力如题2-10图2所示，应用牛顿定律列出方程。VG題2-10图1汽车沿倾斜车道做匀减速运动，用a表示加速度的大小，有v22—v2=—2as边2用F表示刹

5、车时的阻力，根据牛顿第二定律有F—(m+m)gsina=(m+na)a・2式屮sina=2/100=2x10设刹车过程中地面作用于汽车的阻力为f,根据题意f=3p100方向与汽车前进方向相反；用Fn表示拖车作用于汽车的力，设其方向与汽车前进方向相同。以汽车为研究对象，由牛顿第二定律有f—Fn—mgsina=ma©30(m+m)(a+gsina)—m(a杓sina)®由02晳◎式得FN=100由③⑥式，代人有关数据得Fn=880N3•水平面上有一带圆弧形凸起的长方形木块A木块A上的物体B用绕过凸起的轻绳与物体C相连，B与凸起之间的轻绳是

6、水平的。用一水平向左的拉力F作用在物体B上。恰使物体A、B、C保持相对静止，如题3-9图。已知物体A、B、C的质量均为m重力加速度为g,不计所有的摩擦，则拉力F应为多大？題3-9@T,A、B、C共同的加速度为a,与C相连部分的绳与竖直xian3夹角为a,由牛顿第二定律，对A、B、对B有F-T=ma(2对C有Tcosa=mg③Tsin(2=ma联立O1②式得T=2ma联立03⑷式得222：T=m(a+gJ)©联立05©式得a二go3r联立O1⑦式得VF=3mg。【名师解析】•设绳中拉力为C组成的整体有F=3ma,0)mg10.(1)物块

7、滑上木板后，在摩擦力作用下，木板从静止开始做匀加速运动。设木板加速度为s经历时间T后与堆爭一次延撞，砸撞时的速度为叫则/af②2H=at③联立上述三式轩得T=O.4s,viR・4m/s®在物块与木板两者达到共同速度前，在每两次碰撞之间，木板受到物块对它的摩撫力作用而做加速度恒走的运动，因而木板与墙相碰后将返回至初态，所用时间为To设在物块与木板两者达到共同速度卩前木板共经历小欠砸撞，则有芦叶(2jj7^At)t⑤式中△r是延撞力次后木板从起始位割至达到共同速度时所需要的时间。⑤式可改写为2厂讥-2刀丁⑥由于卞块的速率只能位于0到"之间

8、，故有0W尺-2r7W2h求解上式得1・5Wn<2・5⑦由于n是整数，故n=2©⑧再由①⑤⑧得2s,从开始到物块与木板两者达到共同速度所用时间为口斤(2)物块与木板达到共同速度时，木板与墙之间的距离为占右联立①®式，并代